[PDF] Les régions géologiques du Maroc et leur évolution structurale

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Licence des Sciences de la Terre et de l"Univers

Semestre 6

Parcours 1

Module M 21

Les régions géologiques du Maroc

et leur évolution structurale

Le domaine saharien (Sahara et Anti-Atlas)

Le domaine mésétien (Meseta)

Ch. HOEPFFNER

Avertissement

Le texte qui suit est destiné aux étudiants qui suivent le module M 21. Il doit leur permettre de compléter leurs notes. Il ne remplace évidemment pas la présence au cours. En particulier, les planches de figures ne sont pas reproduites, ni commentées ici.

Lectures conseillées :

Piqué A., Soulaimani A., Hoepffner C., Bouabdelli M., Laville E., Amrhar M., Chalouan A. Géologie du Maroc (nouvelle édition). Editions GEODE, Marrakech,

2007, 287 p.

Piqué A. : Géologie du Maroc. Editions PUMAG, Marrakech, 1994. 284 p. André Michard : Eléments de géologie marocaine. Notes et Mémoires du Service

Géologique du Maroc, n° 252, 1976. 408 p.

Introduction

La géologie régionale.

Etude géologique de régions naturelles faisant partie d"un pays ou d"un ensemble de pays. Son objectif est de reconstituer l"histoire géologique de ces régions depuis les périodes les plus anciennes jusqu"à l"époque actuelle. La géologie régionale est une discipline synthétique qui utilise toutes les spécialités de la géologie fondamentale :

La stratigraphie

et la géochronologie sont importantes pour l"aspect historique, pour situer des évènements dans le temps.

La sédimentologie

permet de reconstituer les milieux de dépôts des roches sédimentaires. Milieux continentaux et marins. Marges continentales passives ou actives, bassins océaniques ou intracontinentaux, etc...

La pétrologie magmatique et métamorphique

et la géochimie fournissent des informations sur la genèse des magmas, sur les conditions P-T-t du métamorphisme.et sont doc importantes pour le cadre géodynamique (stades de divergence et convergence, contextes de subduction, de collision, etc...)

La tectonique

permet de comprendre la disposition des structures géologiques et de reconstituer leur cinématique. La géologie régionale fait partie du bagage de connaissances générales que tout géologue doit avoir ; elle fournit le cadre indispensable aux études ou travaux spécialisés ou appliqués.

La géologie du Maroc

L"examen de la carte structurale du NW de l"Afrique permet situer le Maroc où apparaissent 4 grandes régions qui sont en fait aussi des domaines structuraux.

Planche 1

Le Rif

. C"est une chaîne de montagne récente, formée au Tertiaire. Elle fait partie des chaînes alpines qui résultent de la collision Afrique-Eurasie et plus

précisément à la chaîne rifo-tellienne d"Afrique du Nord. Cette chaîne est constituée

d"unités allochtones charriées sur la marge de la plaque Afrique.

Les Atlas

: Moyen Atlas et Haut Atlas. Font partie de la chaîne atlasique, formée au Tertiaire. C"est une chaîne intracontinentale, située dans le continent africain. Elle s"étend du Maroc à la Tunisie et constitue l"avant-pays déformé de la

chaîne rifo-tellienne. Les sédiments méso-cénozoïques, autochtones, sont faillés et

plissés.

La Meseta

: régions de plaines, plateaux, collines. Terrains méso-cénozoïques

tabulaires constituent la couverture d"un socle paléozoïque plissé, métamorphisé,

granitisé pendant la formation de la chaîne hercynienne. Ce socle hercynien apparaît dans des " boutonnières ». On distingue la Meseta occidentale et la Meseta orientale séparées par le Moyen Atlas.

Le Sud marocain

. C"est le domaine saharien dont la limite correspond à la Faille Sud Atlasique. On distingue l"Anti Atlas, région montagneuse au sud du Haut Atlas résultant d"un vaste plissement anticlinal récent et, au-delà, le Sahara proprement dit, région de vastes plaines et plateaux désertiques. Ce domaine est

caractérisé par un socle précambrien (Archéen et Protérozoïque) déformé par les

orogenèses éburnéenne et panafricaine et recouvert par une couverture paléozoïque faiblement déformée pendant l"orogenèse hercynienne. La couverture méso- cénozoïque, peu épaisse, est tabulaire (hamadas). Tous ces domaines sont caractérisés par la présence de chaînes de montagnes, les chaînes récentes du cycle alpin et les chaînes anciennes, érodées, du cycle hercynien et des cycles précambriens.

LE DOMAINE SAHARIEN

Plissement disharmonique des calcaires du Cambrien de l"Anti-Atlas, région d"Igherm. ( photo M. Burkhard) Ce domaine est situé géographiquement au sud de la chaîne du Haut Atlas. D"un point de vue géologique il fait partie du craton ouest africain et ses marges. On y observe surtout des terrains anciens : un socle précambrien et une couverture paléozoïque.

I- LE SOCLE PRECAMBRIEN

Le Précambrien affleure dans 3 régions

(planche 1): Au sud, la " dorsale R"Guibat » ou " Bouclier R"Guibat », est une vaste boutonnière de terrains précambriens recouverts en discordance par des sédiments

de plate-forme détritique et carbonatée sub horizontaux d"âge néoprotérozoïque à

paléozoïque.qui correspondent au remplissage des bassins de Taoudéni et Tindouf. Au nord, l"Anti-Atlas est une région montagneuse entre Ifni et Erfoud où le socle précambrien affleure dans des petites boutonnières sous une couverture du Néoprotérozoïque terminal et du Paléozoïque. A l"ouest, la région des Ouled Delim (Adrar Souttouf) et du Zemmour correspond à la partie nord de la chaîne des Mauritanides. Des unités allochtones de terrains précambriens ont été charriés pendant l"orogenèse hercynienne sur le craton et sa couverture paléozoïque.

A- Le Précambrien de la Dorsale R"Guibat

(planche 2A).

1) L"Archéen (3.6-2.5 Ga)

Les terrains archéens affleurent dans la partie ouest de la Dorsale. Ce sont des " ceintures de roches vertes », structures synformes constituées de roches métamorphiques : gneiss, quartzites ferrugineux, marbres dérivant de roches sédimentaires, métagabbros et amphibolites dérivant de roches volcaniques. La déformation est de forte intensité avec des plis isoclinaux et un métamorphisme de moyen à fort degré, la foliation est orientée NW-SE à N-S. Des migmatites et des granites se mettent en place vers 3.10 Ga.

2) Le Paléoprotérozoïque (2.5-1.6 Ga)

Les terrains paléoprotérozoïques sont situés dans la partie Est de la dorsale. Ce sont

des dépôts détritiques (quartzites ferrugineux), volcano-détritiques et volcaniques.

Leur déformation est associée à un métamorphisme de faible à moyen degré daté de

2 Ga. Des intrusions de granites calco-alcalins et alcalins sont datées de 1.9 à 1.7

Ga. Ces évènements correspondent à l"orogenèse éburnéenne. Ces terrains paléoprotérozoïques sont charriés vers le SW sur le socle archéen. Par la suite, ce socle précambrien (Archéen + Eburnéen) va rester stable (c"est le craton Ouest-africain); sa couverture sédimentaire néoprotérozoïque et paléozoïque n"est pas, ou très peu déformée (bassins de Tindouf et Taoudéni).

B- Le Précambrien de l"Anti-Atlas

L"Anti-Atlas s"étend depuis l"embouchure de l"oued Draa jusqu"au Tafilalet. C"est une vaste structure anticlinale orientée WSW-ENE. Le Précambrien affleure dans des boutonnières sous la couverture discordante du Paléozoïque. D"ouest en est on distingue les boutonnières de Bas-Draa, Ifni, Kerdous, Igherm, Zenaga, Siroua, Bou-

Azzer, Saghro et Ougnat

(planche 2B). Il n"y a pas d"Archéen dans l"Anti-Atlas, les terrains précambriens les plus anciens sont du Paléoprotérozoïque.

1) Le Paléoprotérozoïque (ou P I, 2,5-1,6 Ga) et le cycle éburnéen.

Les terrains paléoprotérozoïques ne sont connus qu"au sud de l"Accident Majeur de l"Anti-Atlas (AMAA, de direction WNW-ESE, traverse les boutonnières de Siroua,

Zenaga et Bou Azzer ; voir

planche 2B). Ce sont des roches métamorphiques de moyen à fort degré : schistes, métagrauwackes, micaschistes, gneiss, amphibolites structurés par une foliation tectono-métamorphique. Ces formations datées d"environ

2,1 Ga sont recoupées par des granites dont l"âge isotopique est compris entre 2 et

2,06 Ga et par des roches basiques (méta-dolérites) dont l"âge est de 2 à 1,7 Ga.

Ces âges correspondent à l"orogenèse éburnéenne. Ces terrains constituent le socle le plus ancien de l"Anti-Atlas. (Voir les coupes du Kerdous, planche 3)

2) Le Néoprotérozoïque (1000-540 Ma) et le cycle panafricain.

Il faut noter que le Protérozoïque moyen est totalement inconnu, aucun évènement géologique n"est enregistré dans le craton Ouest Africain entre 1,6 et 1 Ga. Le Néoprotérozoïque inférieur (1000-650 Ma) : Supergroupe de l"Anti-Atlas (Cryogénien)

Le Néoprotérozoïque inférieur (encore souvent appelé P II dans la littérature

géologique marocaine) constitue la couverture du socle éburnéen. C"est la période préorogénique du cycle panafricain, elle correspond à la fracturation de la bordure du craton Ouest Africain (stade de rifting). Le Groupe de Lkest-Taghdoute. Au SW de l"AMAA, le P II est représenté par des dépôts sédimentaires de quartzites (2000-3000 m), de schistes et de calcaires qui

correspondent à un milieu de plate forme épicontinentale subsidente établie à la

marge du craton ouest-africain (marge passive). La distension est marquée par la mise en place de sills et de dykes de dolérites et de gabbros de composition tholéitique. Leur âge isotopique est de 787 Ma ( planche 3). Le Groupe de Bou Azzer. Au niveau de l"AMAA, dans le Siroua et à Bou Azzer, le P II est constitué par des schistes noirs, des coulées volcaniques et de puissants complexes ophiolitiques (4000-5000 m). Ces terrains correspondent à une croûte océanique, donc un domaine océanique situé au nord de la plate forme. L"âge de l"ophiolite est de 780 Ma, obtenu sur des filons basiques et leur encaissant métamorphique. Des formations volcaniques et volcano-sédimentaires sont associées à des arcs volcaniques, ils indiquent des phénomènes de subduction intra-océanique durant le P II marquant le début de la convergence panafricaine. L"âge du magmatisme d"arc est de 750 Ma. ( planche 4A, géodynamique de la chaîne panafricaine) Le Groupe du Saghro. Au NE de l"AMAA, dans le Saghro, affleurent des dépôts détritiques et volcano-détritiques et des turbidites. L"âge de ces formations est discutable. Certains auteurs les attribuent au PII, elles se seraient déposées sur la marge d"un continent situé quelque part au nord de l"Anti Atlas. Le contexte géodynamique est mal connu (marge active ou passive ?). Pour d"autres auteurs elles seraient plus récentes et correspondraient aux formations tardi-orogéniques PII- III. Le modèle géodynamique de cette période est donc celle d"un océan situé entre deux continents : la craton ouest africain au sud et un craton au nord ( planche 4A b & c).

L"orogenèse panafricaine

Les terrains P II et leur socle P I sont déformés par l"orogenèse panafricaine qui résulte de la convergence entre le craton ouest-africain et un continent Nord. L"océan se referme par subduction puis collision, le sens du pendage du plan de subduction (vers le Nord ou vers le Sud) est encore un sujet de discussion bien que les modèles les plus récents privilégient une subduction vers le Nord ( planche 4A b & c). Au SW dans le Kerdous, les sédiments déposés sur la plate-forme sont déformés en plis E-W déversés vers le Nord associés à des zones de cisaillement crustales à pendage sud, chevauchantes vers le Nord ( planche 3). Au Nord, dans le Siroua et Bou Azzer, la collision entre les arcs insulaires volcaniques et le craton Ouest Africain conduit à la fermeture de l"océan avec obduction de la croûte océanique sur la marge du craton. Un métamorphisme HP-BT (schistes bleus) indique l"enfouissement des séries pendant la subduction. La déformation est importante avec des plis et des chevauchements déversés vers le sud et le SW et un métamorphisme de moyen à faible degré (schistes verts), elle diminue d"intensité du Nord vers le Sud. Les terrains sont finalement disposés en unités tectoniques séparées par des plans de chevauchement à pendage vers le Nord (écailles ou imbrications). Des massifs de granites et de granodiorites se mettent en place pendant et après l"orogenèse ( planche 4A). L"âge de ces évènements panafricains (1

ère phase) est connu par les datations

isotopiques du métamorphisme syntectonique (680 Ma) et des granites (660 Ma). L"AMAA correspondrait à la zone de suture panafricaine. Il s"agit en fait d"un alignement d"ophiolites allochtones ; pour certains auteurs, la suture entre les deux continents serait située plus au Nord, au niveau de l"actuelle Faille Sud Atlasique. L"orogenèse panafricaine affecte l"ensemble du pourtour du craton ouest-africain. Le craton lui-même est resté stable, ainsi au sud de la Dorsale R"Guibat le Néoprotérozoïque inférieur du Bassin de Taoudéni n"est pas déformé. Le Néoproterozoique supérieur (650-540 Ma) : Supergroupe d"Ouarzazate (Ediacarien) Le Néoprotérozoïque supérieur repose en discordance sur le socle panafricain ou éburnéen. Ce sont des séries détritiques et volcano-détritiques, continentales, qui proviennent de la destruction, par érosion, des reliefs de la chaîne panafricaine. L"activité magmatique est toujours importante avec des laves acides et intermédiaires : rhyolites, ignimbrites, andésites, complexes volcano-sédimentaires.

On distingue :

Le P II-III (série de Tidiline-Anezi). Ce sont les premiers dépôts détritiques, continentaux, discordants sur les structures panafricaines (voir les coupes du

Kerdous,

planche 3). Ils sont associés à des phénomènes volcaniques et hypovolcaniques acides et intermédiaires. Les faciès indiquent un environnement glaciaire. Ces dépôts sont déformés, lors de la 2ème phase tectonique panafricaine (le contexte de cette phase est discuté : compression ou extension tardi- orogénique ?). L"âge est mal connu, compris entre 660 Ma (granites panafricains) et 600 Ma (dépôt du P III). Le P III (série d"Ouarzazate). Ces terrains sont en discordance sur le P II-III, le P II et le P I (voir les coupes du Kerdous, planche 3). Ce sont des dépôts détritiques continentaux (fluviatiles, lacustres) et volcanodétritiques. Le magmatisme est très important avec des roches volcaniques intermédiaires et acides : andésites, rhyolites, ignimbrites, quelques basaltes. Le chimisme est calco-alcalin devenant hyper potassique vers le sommet de la série. Dans le socle se mettent en place des massifs de granitoïdes. Les dépôts du P III représentent probablement la continuité du P II-III dans un contexte géodynamique extensif, tardi-orogénique, avec une tectonique en blocs basculés. Cet épisode tardi-panafricain correspond à la destruction et la pénéplénation de la chaîne. L"age du P III est déterminé par les datations des roches volcaniques à 618 Ma et des derniers granites intrusifs à 576 et 549 Ma.

A- La série sédimentaire

(voir log de la planche 4B) La série paléozoïque représente la couverture du socle précambrien. Le passage Protérozoïque-Paléozoïque correspond à une transgression marine. Les premiers dépôts sont en faible discordance cartographique sur le Néoprotérozoïque terminal

(P III). D"une manière générale, le Paléozoïque du domaine saharien se dépose

dans un environnement de plate-forme marine peu profonde située à la marge Nord du craton ouest-africain. Le contexte géodynamique est celui d"une marge passive

en extension. Dans l"Anti-Atlas l"épaisseur totale de la série paléozoïque dépasse les

10 000 m.

1) Le Cambrien (540-500 Ma)

Dans l"Anti-Atlas le Cambrien débute par l"Adoudounien qui comprend les Calcaires inférieurs, la Série lie de vin et les Calcaires supérieurs. L"Adoudounien a longtemps

été considéré comme azoïque et rangé dans l"Eocambrien ou Infracambrien. La

découverte récente de fossiles dans les calcaires supérieurs et inférieurs permet de montrer qu"il s"agit déjà du Cambrien inférieur. De plus, des intrusions de syénites

dans les calcaires inférieurs de la région de Bou Azzer sont datés à 534 Ma

confirmant l"âge cambrien ( log, planche 4B). Au-dessus de l"Adoudounien vient la série schisto-calcaire et les grés terminaux qui marquent la fin du Cambrien inférieur. Le Cambrien moyen est représenté par des argilites et des pélites (Schistes des Feijas internes) et se termine par les Grés du Tabanit. Le contexte extensif est indiqué par la mise en place de basaltes de type tholeitique et calco-alcalin.

2) L"Ordovicien (500-435 Ma)

L"Ordovicien est essentiellement représenté par des dépôts détritiques. A l"Ordovicien inférieur ce sont les Schistes des Feijas externes avec des argilites et des pélites qui affleurent dans les dépressions. A l"Ordovicien supérieur, les sédiments deviennent plus grossiers avec les grés et les quartzites du 1 er et 2ème Bani qui forment les crêtes allongées du Jbel Bani ( planche 2B). Dans la formation du 2 ème Bani il y a des argiles microconglomératiques et des tillites, ces faciès indiquent un environnement périglaciaire. La fin de l"Ordovicien coïncide avec une glaciation, le pôle sud était situé dans la région du Niger, la plate-forme marine de l"Anti-Atlas se situait donc en bordure de l"inlandsis installé sur le craton Ouest-

Africain.

3) Le Silurien (435-410 Ma)

Le Silurien de l"Anti Atlas affleure essentiellement dans la dépression des plaines de

l"oued Draa. Il est marqué par un changement brutal de faciès : sur les grès de

l"Ordovicien supérieur reposent des argilites noires à Graptolites (principale roche-quotesdbs_dbs50.pdfusesText_50

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